钢便桥计算书优质特享.docx

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钢便桥计算书优质特享

安徽蚌埠至固镇公路改建工程2标

临时钢栈桥

计

算

书

编制：

批准：

浙江兴土桥梁建设有限公司

2012年2月7日

1概述1

1.1设计说明1

1.2设计依据1

1.3技术标准2

1.4自重荷载统计2

1.5荷载工况建立3

1.6荷载组合：

3

2上部结构内力计算4

2.1桥面板内力计算4

2.2I22横向分配梁内力计算8

2.3321型贝雷梁内力验算13

2.4承重梁内力计算：

18

2.5钢管桩基础验算20

3计算结论26

蚌埠临时栈桥计算说明书

1概述

1.1设计说明

本栈桥为安徽蚌埠至固镇公路改建工程2标基础施工，根据施工现场的具体地质情况、水纹情况和气候情况，拟建栈桥合同段长30m，便桥宽度为4米。

栈桥两侧设栏杆，下部结构采用钢管桩基础，上部结构采用贝雷和型钢的组合结构。

栈桥的结构形式为横向四排单层贝雷桁架，两侧桁架间距分0.9m，中间桁架间距为1.5m，标准跨径为12m，边侧跨径为9m。

栈桥桥面系采用定型桥面板，面系分配横梁为I22a，间距为75cm；基础采用φ529×8mm以上钢管桩，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用[20a号槽钢连接成整体。

1.2设计依据

1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

2）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

4）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）

5）《海港水文规范》（JTJ213-98）

6）《装配式公路钢桥多用途使用手册》

7）《钢结构计算手册》

1.3技术标准

1）桥面设计顶标高为+17.09米。

2）设计荷载：

9m3砼罐车、履-50（最大吊重按10t考虑）。

3）验算荷载：

（冲击系数已加入模型）

①9m3砼罐车：

罐车满载在计算模型中添加。

②50T履带吊机：

履带接地尺寸4.5m×0.7m。

4）河床高程为+9.6m左右。

5）河床覆盖层：

粉质粘土

6）设计行车速度15km/h，纵向行车间距不小于12m。

图1、9m3砼罐车荷载布置图

图2、履带吊车荷载布置

1.4自重荷载统计

1）栈桥面层：

8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则4.08kN/m。

2）面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m，则0.14kN/m，间距0.24m。

3）横向分配梁：

I22a，0.33kN/m，2.145kN/根，间距0.75m。

4）纵向主梁：

321型贝雷梁，4.44KN/m。

5）桩顶分配主梁：

2I40a，1.35kN/m，8.11KN/根。

1.5荷载工况建立

工况一：

50T履带吊在栈桥上架设栈桥时

工况二：

9m3罐车满载在栈桥上行驶时

1.6荷载组合：

1）组合一：

自重荷载+履带吊荷载

2）组合二：

自重荷载+9m3罐车满载

根据荷载组合，对栈桥最大跨径12m进行整体模型进行移动荷载分析，如下图所示：

图3、整体模型

2上部结构内力计算

2.1桥面板内力计算

由于本项目栈桥桥面系采用框架结构，面板加强肋采用间距为24cm的I12.6焊接成整体，其结构稳定可靠，在此对面板和纵梁进行验算，不另行考虑横肋的分配作用，其荷载分析如下：

1）自重均布荷载：

已自动加入电算模型中。

2）施工及人群荷载：

不考虑与车辆同时作用。

3）轮压：

汽车最大轴重按200kN计算，每轴2组车轮，则单组车轮荷载为100kN，车轮着地宽度和长度为0.5m×0.2m。

图4、桥面钢板平面最大剪切应力（τmax=54.7Mpa）

图5、桥面钢板平面最大有效应力（σmax=2.66Mpa）

因50T履带吊考虑10T吊重与9m3砼罐车满载时60T单位重量相同，桥面板局部受力最大值相同，此处组合二应力值不再另行显示。

图5、组合一桥面纵梁弯曲应力（σmax=38Mpa）

图6、组合一桥面纵梁剪切应力（τmax=1.94Mpa）

图7、组合二桥面纵梁弯曲应力（σmax=35.8Mpa）

图8、组合二桥面纵梁剪切应力（τmax=1.82Mpa）

（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：

对于临时结构有[σ]＝145×1.3＝188.5Mpa，[τ]＝85×1.3＝110.5Mpa）

图9、组合一桥面板最大挠度

图10、组合二桥面板最大挠度

fmax=19.1mm＜L/400=12000/400=30mm

经电算模型综合分析可知，组合桥面板结构各部件强度及刚度均满足设计规范要求。

2.2I22横向分配梁内力计算

由电算模型分析可知，分配梁在工况一和工况二下分配梁最不利移动荷载布置分别如下图所示布置：

图11、工况一分配梁最不利荷载布置

图12、工况二分配梁最不利荷载布置

图13、组合一应力图（σmax=23.3Mpa,τmax=43.4Mpa）

图14、组合一分配梁挠度

图13、组合二应力图（σmax=21.6Mpa,τmax=81.5Mpa）

图14、组合二分配梁挠度

（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：

对于临时结构容许应力均可提高1.3，σmax=Mpa<145×1.3＝188.5Mpa,τmax=Mpa<85×1.3＝110.5Mpa）

fmax=0.88mm＜L/400=6000/400=15mm

故I22a横向分配梁强度及刚度满足设计规范要求。

2.3321型贝雷梁内力验算

由电算模型对贝雷片的弦杆、立杆、斜撑分别进行受力分析：

图15、组合一上下弦杆最大轴力：

354KN

图16、组合二上下弦杆最大轴力：

307.4KN

图17、组合一斜杆最大轴力：

136KN

图18、组合二斜杆最大轴力：

125.1KN

图19、组合一立杆最大轴力：

165.5KN

图20、组合二立杆最大轴力：

151.8KN

贝雷梁内力计算：

弦杆为2[10型钢，槽10型钢截面特性：

A=12.7cm2Ix=198cm4Wx=39.7cm3ix=3.95cmb=0.53cm

弦杆实际采用有效断面系数R=0.809，弦杆容许承受杆为

[N]=RAOP[σ]=0.809*2*12.7*1.3*2100=563KN

贝雷梁弦杆荷载作用最大轴力为N=354KN<[N]=563KN

斜杆为I8型钢，截面特性：

A=9.53cm2Ix=99KN.mWx=24.8cm3ix=3.95cmIy=12.8cm4Wy=4.9cm3iy=1.18cm

斜杆长度l0=89cm长细比λ=l0/iy=89/1.18=75.4

查表得ψ=0.66

[N]=ψA[σ]=0.66*9.52*1.3*2100=171KN

贝雷梁斜杆荷载作用最大轴力为N=136KN<[N]=171KN

立杆为I8型钢，截面特性：

A=9.53cm2Ix=99KN.mWx=24.8cm3ix=3.95cmIy=12.8cm4Wy=4.9cm3iy=1.18cm

立杆长度l0=63cm长细比λ=l0/iy=63/1.18=53.4

查表得ψ=0.818

[N]=ψA[σ]=0.818*9.52*1.3*2100=212.6KN

贝雷梁立杆荷载作用最大轴力为N=165.5KN<[N]=212.6KN

贝雷梁最大挠度：

图21、组合一贝雷片最大挠度

图22、组合二贝雷片最大挠度

fmax=1.21×10-2m<

故贝雷梁强度及刚度满足设计规范要求。

2.4承重梁内力计算：

综合分析：

履带吊在桩顶吊装时，单排桩基础承重梁承受最大应力

图23、承重梁应力图（σmax=33.1Mpa,τmax=26.1Mpa）

σmax=33.1Mpa<145×1.3＝188.5Mpa,τmax=26.1Mpa<85×1.3＝110.5Mpa

图24、承重梁最大挠度

ｆmax=1.34×10-3m

故承重梁强度及刚度满足设计规范要求。

2.5钢管桩基础验算

①履带吊桩顶偏载吊装时内力最大,内力图如下：

图25、钢管桩内力图（Mmax=11.8KN.M,Qmax=62.1KN，N=324.5KN）

②单桩承载力最大出现在履带吊在桩顶顶吊装时：

③单根钢管强度、刚度验算（模型中均按照最小桩径529mm×8mm计算）

图26、钢管应力图（σmax=30.8Mpa,τmax=9.5Mpa）

σmax=30.8Mpa<145×1.3＝188.5Mpa,τmax=9.5Mpa<85×1.3＝110.5Mpa

回转半径rx

=18.422cm

长细比λ=600/rx=600/18.422=33

查《钢结构设计规范》附表17得稳定系数ψ=0.925

σ=N/ΨA=324.5/（0.925×130.942）=26.8Mpa<188.2MPa

图18、钢管最大挠度

ｆmax=1.93×10-3m

故钢管强度、刚度满足设计规范要求。

④钢管桩最大入土深度

根据《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）第4.2.4条：

式中：

Qd—单桩垂直极限承载力设计值（kN）；

—单桩垂直承载力分项系数，取1.45；

U—桩身截面周长（m），（本处钢管桩外径周长：

φ529mm×8取1.662m；）

—单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）；

—桩身穿过第i层土的长度（m）；

—单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；

A—桩身截面面积，Φ529×8mm钢管桩A=130.9cm2；

Φ529×8mm钢管桩单桩入土深度计算：

土层摩阻力统计表（桩周摩阻力此处仅为经验值，具体根据现场实际情况确定）

序号

土层名称

桩周摩阻力

（kPa）

顶面

（m）

底面高程

（m）

层厚（m）

1

粉质粘土

30-50（取40）

-13.8

-9.5

4.3

2

粘土

30-50（取40）

-9.5

-7.7

1.8

3

细砂

35-55（取40）

-7.7

-5.4

2.3

4

粉质粘土

30-50（取40）

-5.4

5.6

11

由电算模型考虑1.4倍的偏载系数，单桩最大承载力为324.5kN

324.5kN＝1/1.45×【1.661×Lx*40】（不考虑端部摩阻力）

计算得：

Lx=7.1m，即钢管桩至少打入上表序号3细砂层1m（桩底标高为-6.7m），现场水深最大4.5m。

桩顶为水面以上1.2m，单根桩总长为12.8m左右。

3计算结论

经分析计算，栈桥各主要受力构件强度和刚度均满足临时钢结构施工设计规范要求。